TopicBase水稲の追肥判断では、現地で稲の状態を確かめる見回りに加え、人工衛星やドローンの画像を使って生育の差を把握できます。 衛星は広い範囲の圃場を比較し、ドローンは圃場内の細かなムラを見る用途に向いています。 画像で確認する場所を絞り、現地の生育状態と地域・品種別の基準を踏まえて追肥の要否や量を判断します。
現地の見回りで稲と水田の状態を調べる
追肥は、作物の生育中に追加で与える肥料です。 水稲の診断では、穂のもとができる幼穂形成期などに、草丈や茎数、葉色を測ります。 測定値は地域や品種ごとの生育指標と照らし合わせます。
現地では、根元から新しい芽が伸びて株分かれする分げつの状態や、幼穂の発育も見られます。 水の状態や稲の姿勢も確認できます。 生育が弱い場所の原因を考える際には、こうした直接の観察が役立ちます。
一方、測定には時間がかかり、確認できる地点数は限られます。 農研機構は、測定場所の選び方によって圃場平均に大きな誤差が生じる可能性を指摘しています。 あぜから見えやすい場所などに測定が偏ると、圃場中央部のムラや圃場間の差を見落とすことがあります。
衛星で広域を比較し、ドローンで詳細を捉える
衛星やドローンの画像解析では、植物が反射する赤色光と近赤外光から生育状態を表す正規化植生指数（NDVI）などを使います。 結果は数値や色分けした地図で表せます。 光学衛星は一度に広い地域を観測でき、分散した圃場の比較に利用できます。
衛星画像を使う研究では、PlanetScopeの直下視での空間解像度は約3.7メートルでした。 研究対象の圃場では、衛星画像と数センチメートルの解像度を持つドローン画像で、生育ムラの分布が概ね一致しました。 研究者らは、衛星でムラの大きい圃場を探し、ドローンで詳しく観測する利用方法を検討しています。
光学衛星は雲の影響を受けるため、必要な時期に画像を取得できない場合があります。 衛星サービスには、対象圃場を囲む範囲の面積で料金が決まり、圃場間の土地も課金対象になるものがあります。 ドローンは撮影日や範囲を設定しやすい一方、天候や飛行条件の影響を受けます。
ドローン撮影後は画像の処理にも時間が必要
農研機構の2017〜2019年度の研究では、複数の波長を記録できるカメラを載せたドローンで100ヘクタール超を撮影しました。 高度100メートルからの有効撮影能率は10分当たり16.1ヘクタールで、高度30メートルからの従来の方法の約10倍です。 バッテリー交換などを含む撮影の総作業時間は86分でした。
この研究では、画像の転送や不要な画像の削除などの前処理に約2時間かかりました。 NDVIマップの作成にも約2時間を要しました。 農研機構は、使用した解析ソフトによって解析時間を従来の約10分の1に短縮できたとしています。
画像を使って、場所ごとの肥料の散布量を設定する可変施肥マップも作れます。 ただし、生育が弱い原因は肥料不足とは限らず、土壌条件や水管理なども関わります。 ドローンを自前で運用する場合は、機体やカメラに加え、飛行計画、解析ソフト、データを読み取る人材なども必要です。
地上の測定値でドローンのNDVIを補正
ドローンで測るNDVIは、太陽の高度や日射量の影響を受け、同じ稲でも撮影日時によって変わります。 農研機構は、広範囲の上空から得たNDVIを数カ所の地上測定値で補正し、目標収量に応じた追肥量を算出するシステムを開発しました。 地上で生育の良い場所、悪い場所、中間の場所などを測り、上空の値を補正する仕組みです。
2021年の現地実証では、目標収量を10アール当たり600キログラムに設定しました。 3筆の地上値で補正して算出した平均追肥量は、10アール当たり窒素3.4〜3.5キログラムです。 全圃場の地上値から算出した3.3〜3.4キログラムに近く、実収量は10アール当たり592±13キログラムでした。
システムは農研機構が提供するExcelプログラムで利用でき、営農管理システムなどとの連携用の仕組みも開発されています。 追肥量の算出式はコシヒカリとヒノヒカリ向けに作られました。 農研機構は、ほかの品種の算出式を追加することで利便性が高まるとしています。
画像の指標と撮影条件に応じた注意点
秋田県農業試験場の水稲試験では、幼穂形成期以降にNDVIの増加が緩やかになり、生育ムラによる値の幅が小さくなりました。 生育指数との比較でも、NDVIが0.6以上になると飽和する傾向が見られました。 試験では「めんこいな」を対象に、高度57メートルから撮影した画像を使っています。
岩手県農業研究センターは、一般的なカメラの可視光画像から算出する植生指数VARIを使う方法を検討しました。 「ひとめぼれ」と「銀河のしずく」では、幼穂形成期のVARI値と簡易栄養診断値に相関が認められました。 同センターの手順では、圃場全体を1枚で撮影した画像を無償ソフトで解析し、撮影から数分で結果を得られます。
この方法では、太陽光が水面に映り込むと画像が白飛びし、解析できません。 また、水稲と雑草を区別できないため、雑草の多い圃場では解析結果に注意が必要です。 使用するソフト「EISEI」は、商用や営利活動の目的では利用できません。
